JP5068049B2 - ターボジェットブレードのためのシム - Google Patents

Description

本発明はターボ機械のブレードのためのシムに関し、シムは、ブレードの根元部のフランクの周囲を覆うのに適する２つの分岐部を有するものである。

より詳細には、本発明は、ターボジェットのファンブレードのためのシムに関してもよい。シムおよびブレードの根元部は、ファンディスクに形成される軸方向スロットによって形成されるハウジングを内部に配置するためのものである。ハウジングは、上流側で開口しているが、下流側では壁によって閉止されている。壁は、ターボジェットの低圧圧縮機のドラムの上流側面によって形成される。この位置では、ドラムは全体として厚さが比較的薄いことを理解されたい。

本出願において、軸方向は、ファンの回転軸に平行な方向であると定義される。さらに、部分の上流側および下流側は、ターボジェットを通るガス流の通常の方向に対して定義される。

従来のシムについては、以下の欠点が発生する。すなわち、ファンが回転する間、シムはハウジング内で前後に軸方向に移動し、繰り返し低圧圧縮機のドラムに当たる。ドラムにシムが繰り返し当たることによって、ドラムに損傷を与え、ドラムの寿命が短くなる。一般に、くぼみがドラムに形成されて、亀裂の始まるゾーン（ｃｒａｃｋ ｓｔａｒｔｅｒ ｚｏｎｅ）を構成することがわかっている。ドラムが比較的高価な部品であるという点において、この現象が特に問題となる。

このような欠点を回避するために、シムの分岐部の上流側端部からそれぞれ延びる２つのタブをシムに設けることが知られており、これらのタブは互いに向かって折曲げられている。シムが下流側に移動する時、タブはブレードの根元部の前面に当接するようになる。このようにして、シムがドラムに当たる前に、タブがシムを保持する。

それにもかかわらず、このようなタブは、ブレードの根元部によってタブに及ぼされる推力の影響を受けて、開く傾向がある。一度開いてしまうと、タブはもはや当接部として機能せず、シムはもはや保持されないので、シムがドラムに当たる。

本発明は、ターボ機械のブレードのためのシムを提供することによって、この問題を回避しようとするものであり、シムはブレードの根元部のフランクの周囲を覆うのに適する２つの分岐部を有し、かつ２つの分岐部のそれぞれの１つの一端からそれぞれ延びる２つのタブを有するものであり、シムは、２つのタブが開いてしまわないような方法で互いに連結されることを特徴とする。

第１の実施形態において、上記タブは十分に長いので、一方のタブを他方のタブの上に折曲げられることができ、互いに直接連結されることができる。たとえば、溶接によって、リベット締めによって、ボルト締めによって、または一方のタブを他方のタブに実際に相互に係合することによって、タブが互いに連結されることが可能である。

第２の実施形態において、シムは、タブが開かないように上記タブを相互に連結する連結部を含む。この第２の実施形態によって、より短く、全体として第１の実施形態の形状ほど複雑でない形状を有するタブを提供することが可能となる。

使用される連結部は、様々な形状を有することができる。さらにまた、連結部自体およびタブの間を相対移動することがないように、連結部がタブに固定されることが可能である、すなわち、タブに組み付けられることも可能であり、または逆に、相対運動に対して一定の自由度をもって、連結部がタブに組み付けられることが可能である。

本発明につながる研究の間に、ファンディスクおよび／またはブレードの根元部の摩耗を制限するために、ブレードの根元部がシムの内側で、軸方向以外の方向に移動可能であることが好ましいことが分かった。

このようにして、有利な一実施形態において、シムの分岐部が開離することができる（このことは上記タブが離れることができなければならないことを意味する）ように、連結部がタブに組み付けられ、その結果、ブレードの根元部がシム内で「横方向に」移動することが可能となる。

したがって、たとえば、連結部はその２つの端部内で上記タブを受け入れるレールであってもよい。

上記タブが離れることができるようにするために、シムの分岐部を開離するための方向に沿って平行移動するためにタブのどちらもが自由な状態であるように、２つのタブがレールの端部に組み付けられるか、タブのうちの一方が、たとえば溶接によってレールに固定されるのに対して、他方は自由に平行移動できる状態のままであるか、どちらかである。

以下の説明から、本発明および本発明の利点は、よりよく理解されるであろう。添付の図を参照して説明する。

図１から図３は以下を示す。すなわち、低圧圧縮機のドラム６の上流側面８と協動してスペーサ１２を受け入れるのに適するハウジング１０を画定する、数多くの軸方向スロット４をその周縁に示すファンディスク２と、１片のシム２０と、ブレード１４の根元部１６とを示す。スペーサ１２を含まない類似したアセンブリが存在することを、理解されたい。

１片のシム２０は２つの側方の分岐部２１Ａおよび２１Ｂを備え、シム２０はブレードの根元部１６の周囲を覆うのに適する。図２に示されるように、シム２０はスペーサ１２に載置される。たとえば、ブレードの根元部１６、スペーサ１２、ドラム６、およびファンディスク２は、チタン合金製である。シム２０は、商標ＩＮＣＯＮＥＬ７１８で知られている合金等の、比較的硬い合金で作製される摩耗部分であり、シムの機能は、ブレードの根元部１６およびファンディスク２の摩耗を制限することである。シム２０がドラム６の材料よりも硬い材料で作製されるので、これらの２つの要素の間の繰り返される衝撃によって、ドラムが損傷する。

このような衝撃を回避するために、シム２０は、ブレードの根元部の片側にある上流端部から突設し、互いに向かって折曲げられる２つのタブ２２を示す。タブ２２は、タブが開かないようにする連結部２４によって互いに連結される。シムにとって、および他の部分にとって、用語「上流側」および「下流側」は、図３において矢印Ｆによって示されるように、ターボジェットを通るガスの通常の流れ方向に対して定義されるものである。

一実施形態において、溶接によって、リベット締めによって、ボルト締めによって、あるいは任意の他の好適な締結手段によって、タブ２２が連結部２４の端部に固定される。図４および図５の実施例において、スポット溶接部２６が、各タブ２２および部分２４部の間に設けられる。さらに、連結部２４は、分岐部２１Ａおよび２１Ｂを開離する方向に、すなわち、図４において示される横軸Ａに平行な方向に伸ばすのに適する。

このように伸ばすために、連結部２４は、少なくとも１つの、湾曲しているかまたは折曲げたられた部分を有する、可撓性ブレードであってもよい。図４および図５の実施例において、連結部２４は中央部分に複数の折曲げ部２８を示す可撓性ブレードであり、そのため、部分２４が下流側、すなわちブレードの根元部１６に向かって突き出る。分岐部２１Ａおよび２１Ｂと分岐部のそれぞれのタブ２２とが、軸Ａに沿って離れようとする場合、部分２４の突出部が平らになるので、部分２４が伸びて分岐部２１Ａおよび２１Ｂが開離することができるようになる。

部分２４がシム２０内に受け入れられるブレードの根元部１６に向かって、すなわち下流側に突出するという事実が、シム２０およびブレードの根元部１６の間の衝撃を減衰させる働きをするのは、ブレードの根元部１６に当接するようになるとすぐに突出部２５が変形する（平らになる）ためである。さらに、突出部は、溶接部２６およびタブ２２をブレードの根元部１６から離して配置させ、その結果、衝撃に対してこれらの部分を保護する。

図６に示される別の実施例において、連結部１２４は上流側に突き出ることができる。このような状況では、突出部１２５は、ブレードの根元部１６と接触しない（減衰機能を実行しない）が、部分１２４を伸ばすことがさらに可能である。

突出部２５および１２５の部分に関しては、折曲げ部、および／または、少なくとも１つの湾曲した領域を示すことができる。図６において、突出部１２５が湾曲した領域によって形成されるのに対して、図５において、突出部２５は４つの折曲げ部によって相互に連結される５つの平坦な面を示す。突出部２５によって示される折曲げ部の数が増大すればするほど、より変形し易くなり、したがって、部分２４が伸び易くなり、かつブレードの根元部１６に対してシム２２を減衰し易くなることを理解されたい。

別の実施形態において、図７に示されるように、上記連結部はその２つの端部内で上記タブ２２を受け入れるレール２２４である。一例として、レール２２４はプレートを折重ねることによって作製されてもよい。図７の実施例において、タブ２２の１つが連結部２２４の端部の１つに固定される一方で、分岐部が開離することができる方向、すなわち横軸Ａ’に平行な方向に沿って自由に平行移動できる状態を維持するような方法で、他方のタブ２２が連結部２２４の他端部に係合される。

自由に平行移動できるタブ２２をレール２２４内により簡単に挿着するために、レールの対応する端部が面取りされる。

タブ２２の少なくとも１つを連結部２４に固定することによって、確実にシムが単一部として扱われることが可能となる。さらに、作動中に分離するようになる連結部のあらゆるリスクが回避される。

以下、図８および図９を参照しつつ、連結部を含まないシムの２つの実施例を説明する。

図８の実施例において、シム２０の２つのタブ２２は、重なり合って互いに固定される。一例として、タブはスポット溶接部２６によって互いに固締されてもよい。分岐部２１Ａおよび２１Ｂを開離するためにシムを方向Ａ”に伸ばすことができるように、少なくとも上記タブの１つは、少なくとも１つの、湾曲しているかまたは折曲げられた部分を有する可撓性ブレードの形である。この実施例において、あらゆる不釣合いが生じないように、両方のタブ２２は、下流側に延びてそれぞれの湾曲した領域によって形成される、それぞれの突出部３２５を示す。あるいは、このような突出部３２５は、折曲げ部を示していてもよく、および／または、上流側に延びていてもよい。突出部３２５がシム２０の内部に向かって、すなわちブレードの根元部１６に向かって延びるという事実によって、シム２０およびブレードの根元部１６の間にある衝撃を減衰することが可能となるのは、ブレードの根元部１６に当接するようになるとすぐに突出部３２５が変形するためである。

図９の実施例において、シム２０の２つのタブ２２は重なり合い、分岐部を開離する方向へ自由に平行移動できる状態を維持するような方法で、タブが相互に係合される。この実施例において、タブ２２の１つは、他方のタブ２２がその中をスライドできるレールを形成するような方法で折重ねられる、上部フランジおよび下部フランジ２３を示す。

示されない別の実施例において、タブ２２の１つは、スタッドがその中をスライドする細長の開口部を示す。スタッドは他方のタブ２２に固定されることが可能であり、そうでなければ、他方のタブ２２に形成される細長の開口部内でスライドすることもまた可能である。

上述の説明は、ターボジェットのファンブレードのためのシムの実施例に関する。しかしながら、このようなシムは、たとえばターボジェットの低圧圧縮機のブレード等、ターボ機械の他のタイプのブレードのために使用されることもまた可能である。

さらにまた、これらの実施例において、保護されていることになっているターボジェットの部分、すなわち低圧圧縮機のドラム６は、シムから下流側に位置する。それゆえに、タブ２２は、シム２０の上流側端部から延びる。しかしながら、保護される必要のあるターボジェットの部分が、シムから上流側にあるという状況が生じ得る。このような状況では、タブ２２はシム２０の下流側端部から延びることになる。

ファンディスクの一部と、スペーサと、本発明によるシムの実施例と、ファンブレードの根元部とを備える、組み付ける前の部分の概略図である。 図１と同じ部分を示し矢印ＩＩに沿って見た、部分が一旦組み付けられた正面図である。 図２のアセンブリのＩＩＩ−ＩＩＩの軸方向断面図である。 矢印ＩＶに沿って見た、図１から図３におけるシムの連結部を示す詳細斜視図である。 図４の連結部を示す平面Ｖ−Ｖにおける断面図である。 別のタイプの連結部を示す、図５の断面図に類似した断面図である。 別のタイプの連結部に嵌合される本発明によるシムの実施例を示す、詳細斜視図である。 連結部がない本発明によるシムの実施例を示す詳細斜視図である。 連結部がない本発明によるシムの別の実施例を示す詳細斜視図である。

符号の説明

２ ファンディスク
４ スロット
６ ドラム
８ 上流側面
１０ ハウジング
１２ スペーサ
１４ ブレード
１６ 根元部
２０ シム
２１Ａ、２１Ｂ 分岐部
２２ タブ
２３ フランジ
２４、１２４、２２４ 連結部
２５、１２５、３２５ 突出部
２６ スポット溶接部
２８ 折曲げ部
２２４ レール

Claims (12)

1. ターボ機械のブレード（１４）のためのシム（２０）であって、
   シムが、ブレードの根元部（１６）のフランクの周囲を覆う２つの分岐部（２１Ａ、２１Ｂ）を有するとともに、２つの分岐部のそれぞれの１つの一端からそれぞれ延びる２つのタブ（２２）を有しており、
   ２つのタブは、開くことができないように互いに連結されていることを特徴とする、シム（２０）。
2. 前記タブが開かないように該タブを相互に連結する連結部（２４、１２４、２２４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のブレードのためのシム。
3. 前記連結部（２４、１２４、２２４）が、シムの分岐部（２１Ａ、２１Ｂ）を広げることができるように前記タブ（２２）に組み込まれていることを特徴とする、請求項２に記載のシム。
4. 前記連結部（２２４）が、その２つの端部内に前記タブ（２２）を受け入れるレールであることを特徴とする、請求項２または３に記載のシム。
5. 前記タブ（２２）の一方が連結部（２２４）の一方の端部に固定されるとともに、前記タブ（２２）の他方が、分岐部（２１Ａ、２１Ｂ）を広げる方向に沿って自由に平行移動できるように連結部（２２４）の他方の端部に組み込まれていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載のシム。
6. 両方のタブ（２２）が連結部（２４、１２４）のそれぞれの端部に固定されており、前記連結部が分岐部（２１Ａ、２１Ｂ）を広げる方向に伸びるようになっていることを特徴とする、請求項２または３に記載のシム。
7. 前記連結部（２４、１２４）が、湾曲しているかまたは折り曲げられた、少なくとも１つの部分（２５、１２５）を含む可撓性ブレードであることを特徴とする、請求項２、３および６のいずれか一項に記載のシム。
8. 前記タブ（２２）が重なり合って互いに固定されており、前記タブ（２２）の少なくとも一方が、湾曲しているかまたは折り曲げられた少なくとも１つの部分（３２５）を含む可撓性ブレードであることを特徴とする、請求項１に記載のシム。
9. 前記タブ（２２）が、分岐部（２１Ａ、２１Ｂ）を広げる方向に自由に平行移動できるように相互に係合していることを特徴とする、請求項１に記載のシム。
10. 前記連結部（２４、１２４）または前記タブ（２２）における前記湾曲しているかまたは折り曲げられた部分（２５、１２５、３２５）が、シム（２０）の内側に向かって突出していることを特徴とする、請求項７または８に記載のシム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のシム（２０）に覆われる根元部（１６）を有する、ファンブレード（１４）。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のシム（２０）に覆われる根元部（１６）を有するファンブレード（１４）を含んでいることを特徴とする、ターボジェット。

Images